DE102015122205B4 - Terahertz measurement method and terahertz measurement device for determining a layer thickness or a distance of a measurement object - Google Patents

Terahertz measurement method and terahertz measurement device for determining a layer thickness or a distance of a measurement object Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Messen einer Schichtdicke (d) oder eines Abstandes eines Messobjektes (2, 102) mit Terahertz-Strahlung (7), bei dem mindestens ein Terahertz-Strahl (7a) von einer Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) entlang einer optischen Achse (C) auf das Messobjekt (2, 102) eingestrahlt wird und durch oder auf mindestens eine Schicht (3) des Messobjektes (2, 102) gelangte und reflektierte Terahertz-Strahlung (7) detektiert wird, wobei ein Messsignal (A) der detektierten reflektierten Terahertz-Strahlung (7b) ausgewertet und eine Schichtdicke (d) und/oder ein Abstand aus einem LaufzeitUnterschied (t2-t1) der an mindestens einer Grenzfläche (2a, 2b) der Schicht (3) reflektierten Strahlung (7) ermittelt wird,wobei mehrere Messungen mit unterschiedlichen optischen Achsen (C) durchgeführt werden, wobei die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) während der Messungen oder zwischen den Messungen verstellt wird und eine der mehreren Messungen zur Ermittlung der Schichtdicke (d) und/oder des Abstandes herangezogen wird,dadurch gekennzeichnet, dassdie mehreren Messungen bei mehreren unterschiedlichen Winkellagen der optischen Achse (C) innerhalb eines Verstellwinkelbereichs (α) durchgeführt werden und ein Vergleich der mehreren Messungen durchgeführt wird,wobei eine Messung mit maximaler Amplitude oder einem maximalen detektierten Signal als Messung bei senkrechtem Auftreffen auf eine Messoberfläche (2a, 102a) des Messobjektes (2, 102) zur Ermittlung der Schichtdicke (d) herangezogen wird.Method for measuring a layer thickness (d) or a distance of a measurement object (2, 102) with terahertz radiation (7), in which at least one terahertz beam (7a) from a terahertz transmitter and receiver unit (4) along an optical Axis (C) is radiated onto the measurement object (2, 102) and terahertz radiation (7) that has passed through or onto at least one layer (3) of the measurement object (2, 102) and is reflected is detected, with a measurement signal (A) of the detected reflected terahertz radiation (7b) is evaluated and a layer thickness (d) and/or a distance is determined from a transit time difference (t2-t1) of the radiation (7) reflected at at least one boundary surface (2a, 2b) of the layer (3). ,Several measurements with different optical axes (C) being carried out, the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) being adjusted during the measurements or between the measurements and one of the several measurements for determining the Schic ht thickness (d) and/or the distance is used, characterized in that the several measurements are carried out at several different angular positions of the optical axis (C) within an adjustment angle range (α) and a comparison of the several measurements is carried out, with a measurement with a maximum Amplitude or a maximum detected signal as a measurement when striking a measurement surface (2a, 102a) of the measurement object (2, 102) perpendicularly to determine the layer thickness (d) is used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Terahertz-Messvorrichtung zum Messen einer Schichtdicke oder eines Abstandes eines Messobjektes.The invention relates to a method and a terahertz measuring device for measuring a layer thickness or a distance of a measurement object.

Hierbei wird Terahertz-Strahlung entlang einer optischen Achse auf das Messobjekt aus einem für THz-Strahlung transparenten Material, z. B. Kunststoff, eingestrahlt, das für die Terahertz-Strahlung einen gegenüber Luft oder Vakuum deutlich höheren Brechungsindex aufweist. Ein derartiges Material kann insbesondere ein Kunststoff, weiterhin jedoch z. B. auch Holz, Keramik oder ein faserverstärktes Material wie CFK oder GFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff, glasfaserverstärkter Kunststoff) sein. Ein Teil der einfallenden Terahertz-Strahlung wird beim Eintritt in die Material-Schicht reflektiert, und ein Teil der in die Material-Schicht eingetretenen Terahertz-Strahlung wird an einer nachfolgenden Grenzfläche, zum Beispiel einer Hinterseite oder Rückseite der Material-Schicht beim Übergang zu Luft, reflektiert. Somit können Mess-Peaks der Amplitude der an den Grenzflächen reflektierten Strahlung aufgenommen werden und die zeitliche Differenz der beiden Mess-Peaks als Laufzeit des doppelten Durchquerens der Material-Schicht gewertet werden. Somit kann die Schichtdicke der Material-Schicht an der untersuchten Stelle ermittelt werden. Weiterhin kann auch ein Abstand des Messobjektes zu der Sende- und Empfangseinheit ermittelt werden, so dass auch Außendimensionierungen des Messobjektes wie z. B. ein Außendurchmesser bestimmt werden können.Here, terahertz radiation is directed along an optical axis onto the measurement object made of a material that is transparent to THz radiation, e.g. B. plastic, which has a significantly higher refractive index for the terahertz radiation compared to air or vacuum. Such a material can in particular be a plastic, but still z. B. also wood, ceramics or a fiber-reinforced material such as CFRP or GRP (carbon fiber reinforced plastic, glass fiber reinforced plastic). A portion of the incident terahertz radiation is reflected upon entering the material layer, and a portion of the terahertz radiation which has entered the material layer is reflected at a subsequent interface, for example a back surface or backside of the material layer upon transition to air , reflected. In this way, measurement peaks of the amplitude of the radiation reflected at the interfaces can be recorded and the time difference between the two measurement peaks can be evaluated as the transit time of the double crossing of the material layer. Thus, the layer thickness of the material layer can be determined at the examined point. Furthermore, a distance between the measurement object and the transmitting and receiving unit can also be determined, so that external dimensions of the measurement object, such as e.g. B. an outer diameter can be determined.

Derartige Terahertz- Schichtdicken-Messungen können insbesondere zur Überprüfung der Qualität eines Kunststoff-Objektes nach dessen Herstellung durchgeführt werden, z. B. unmittelbar nach der Herstellung, indem das Messobjekt am Ende einer Produktionslinie direkt durch die Transporteinrichtung weiter zu der bzw. durch die Messvorrichtung befördert wird.Such terahertz layer thickness measurements can be carried out in particular to check the quality of a plastic object after it has been manufactured, e.g. B. immediately after production, in that the measurement object is conveyed at the end of a production line directly by the transport device to or through the measuring device.

Hierbei zeigt sich jedoch, dass insbesondere bei einer kontinuierlichen Vermessung von Messobjekten am Ende einer Produktionslinie eine genaue Ausrichtung der Terahertz-Messvorrichtung zum Bildobjekt nicht immer möglich ist. Bei einer ungenauen Zentrierung des Messobjektes, zum Beispiel einer fehlenden Rohrmittellage eines Kunststoffrohres in der Messvorrichtung, fällt die einfallende Terahertz-Strahlung mit ihrer optischen Achse nicht mehr genau senkrecht auf die Oberfläche des Messobjektes ein, sodass die an den Grenzflächen reflektierte Strahlung nicht mehr entlang der optischen Achse zurück zu der Sende- und Empfangseinheit gestrahlt wird und sich die Signalstärke bzw. Amplitudenstärke aufgrund der seitlichen Abstrahlung erheblich reduziert.However, this shows that, particularly in the case of a continuous measurement of measurement objects at the end of a production line, an exact alignment of the terahertz measurement device to the image object is not always possible. If the measuring object is not centered precisely, for example if a plastic pipe is not in the middle of the measuring device, the optical axis of the incident terahertz radiation is no longer exactly perpendicular to the surface of the measuring object, so that the radiation reflected at the interfaces is no longer along the optical axis is radiated back to the transmitting and receiving unit and the signal strength or amplitude strength is significantly reduced due to the lateral radiation.

Somit ist ein hoher Positionieraufwand, zum Beispiel durch mechanische Führungen des Messobjektes erforderlich; weiterhin ist eine unmittelbare Vermessung nach der Herstellung eines Kunststoff-Objektes, bei zum Teil noch weichen Kunststoff-Materialen, zum Teil nicht möglich.A high level of positioning effort is therefore required, for example as a result of mechanical guides for the measurement object; Furthermore, an immediate measurement after the production of a plastic object is sometimes not possible with plastic materials that are still soft in some cases.

Die US 2010 / 0 195 090 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Messen der Dicke einer Farbschicht mittels Terahertz-Puls-Licht, das über ein optisches System auf eine zu messende Oberfläche geleitet wird, wohin hiervon reflektiertes Licht wiederum über ein optisches System zurückgeleitet wird. Hierbei kann das Messobjekt oder auch sowohl das Messobjekt als auch die Messvorrichtung verstellt werden, um eine relative positionelle Beziehung zwischen diesen zu ändern.US 2010/0 195 090 A1 shows a device for measuring the thickness of a paint layer using terahertz pulse light, which is directed via an optical system onto a surface to be measured, where light reflected from this is in turn returned via an optical system. Here, the measurement object or both the measurement object and the measurement device can be moved to change a relative positional relationship between them.

Die DE 10 2011 112 697 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen einer Flüssigkeit in einem verschlossenen Behälter unter Verwendung von THz-Strahlung mittels einer ersten und zweiten Messung. Hierbei kann die Flüssigkeit in einem Behälter aufgenommen sein, dessen Band aus einem für THz-Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Material ausgebildet ist.the DE 10 2011 112 697 A1 describes a method for determining a liquid in a sealed container using THz radiation by means of a first and second measurement. In this case, the liquid can be accommodated in a container whose band is made of a material that is at least partially transparent to THz radiation.

In DE 10 2013 223 945 A1 ist eine Messvorrichtung zur Vermessung eines Prüfobjektes gezeigt, die eine Sender-Empfänger-Einheit sowie eine zugehörige Spiegel-Anordnung aufweist. Die Spiegelanordnung umfasst einen ersten Spiegel mit einem ersten Brennpunkt und einen zweiten Spiegel mit einem zweiten Brennpunkt, wobei das so vermessene Prüfobjekt im Bereich des zweiten Brennpunktes angeordnet wird. Die an dem Prüfobjekt reflektierte Strahlung wird mittels einer Steuereinheit ausgewertet.In DE 10 2013 223 945 A1 shows a measuring device for measuring a test object, which has a transmitter-receiver unit and an associated mirror arrangement. The mirror arrangement comprises a first mirror with a first focal point and a second mirror with a second focal point, the test object measured in this way being arranged in the region of the second focal point. The radiation reflected from the test object is evaluated by a control unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Terahertz-Vermessung eines Messobjektes und eine genaue Ermittlung einer Schichtdicke und/oder eines Abstandes zu ermöglichen.The object of the invention is to enable reliable terahertz measurement of a measurement object and precise determination of a layer thickness and/or a distance.

Diese Aufgabe wird durch ein Messverfahren nach Anspruch 1 sowie eine Terahertz-Messvorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.This object is achieved by a measurement method according to claim 1 and a terahertz measurement device according to the independent claim. The dependent claims describe preferred developments.

Hierbei ist die erfindungsgemäße Terahertz-Messvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, und das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mit Einsatz oder unter Verwendung der erfindungsgemäßen Terahertz-Messvorrichtung durchgeführt.In this case, the terahertz measuring device according to the invention is provided for carrying out the method according to the invention, and the method according to the invention is carried out in particular with the use of the terahertz measuring device according to the invention.

Somit wird eine Messvorrichtung mit mindestens einer Terahertz- Sende- und Empfangseinheit geschaffen, deren optische Achse verstellbar ist und während der Vermessung des Messobjektes verstellt wird.A measuring device with at least one terahertz transmitting and receiving unit is thus created, the optical axis of which can be adjusted and is adjusted during the measurement of the measurement object.

Die erfindungsgemäße Terahertz-Messvorrichtung zur Messung einer Schichtdicke und/oder eines Abstandes eines Kunststoff-Messobjektes ist insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1.The terahertz measuring device according to the invention for measuring a layer thickness and/or a distance of a plastic measurement object is designed in particular to carry out a method according to claim 1.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Terahertz-Messvorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass ein Messkopf der Terahertz-Messvorrichtung in mindestens einer Schwenkachse um den Verstellwinkel verstellbar ist.According to an advantageous development of the terahertz measuring device, this is characterized in that a measuring head of the terahertz measuring device can be adjusted by the adjustment angle in at least one pivot axis.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Terahertz-Messvorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Spiegelanordnung mit mindestens einem verstellbaren Spiegel aufweist, der zur Verstellung der optischen Achse der ausgesandten Terahertz-Strahlung um mindestens den Verstellwinkelbereich verstellbar ist.According to an advantageous development of the terahertz measuring device according to the invention, this is characterized in that it has a mirror arrangement with at least one adjustable mirror which can be adjusted by at least the adjustment angle range to adjust the optical axis of the emitted terahertz radiation.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Terahertz-Messvorrichtung ist diese dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung die optische Achse kontinuierlich oder fortlaufend oder periodisch innerhalb des Verstellwinkelbereichs verstellt.According to an advantageous development of the terahertz measuring device according to the invention, this is characterized in that the control device adjusts the optical axis continuously or continuously or periodically within the adjustment angle range.

Hierbei wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform die optische Achse der ausgesandten Terahertz-Strahlung kontinuierlich bzw. periodisch um einen Verstellbereich verstellt, und in mehreren Verstell-Positionen des Verstellbereichs eine Messung durchgeführt. Die Verstellung kann insbesondere durch Schwenken bzw. Drehen erfolgen, so dass die optische Achse um einen Verstellwinkel verstellt wird und in mehreren Winkel-Positionen des Verstellwinkels eine Messung durchgeführt wird. Weiterhin sind auch translatorische Verstellungen möglich. Nach den Messungen werden die Amplituden der mehreren Messungen, die innerhalb des Verstellbereichs aufgenommen wurden, miteinander verglichen und die Messung mit der größten Amplitude der empfangenen Terahertz-Strahlung als beste Messung bzw. Messung mit einem Einfallswinkel, der einem senkrechten Einfall am nächsten liegt, herangezogen. Diese Messung kann direkt als des Messverfahrens herangezogen werden, oder auch zur Nachführung der optischen Achse dienen.According to an advantageous embodiment, the optical axis of the emitted terahertz radiation is adjusted continuously or periodically by an adjustment range, and a measurement is carried out in several adjustment positions of the adjustment range. The adjustment can take place in particular by pivoting or rotating, so that the optical axis is adjusted by an adjustment angle and a measurement is carried out in several angular positions of the adjustment angle. Translational adjustments are also possible. After the measurements, the amplitudes of the several measurements that were recorded within the adjustment range are compared with one another and the measurement with the greatest amplitude of the received terahertz radiation is used as the best measurement or measurement with an angle of incidence that is closest to normal incidence . This measurement can be used directly as the measurement method, or can also be used to track the optical axis.

Bei einer derartigen kontinuierlichen Verstellung der optischen Achse innerhalb eines Verstellbereichs, z. B. Verstellwinkels, werden somit einige Vorteile erreicht:

  • Es können mit geringem Aufwand Messungen mit ganz oder weitgehend senkrechten Einfall der Terahertz-Strahlung erfolgen, die zu einem hohen Signal und genauen Messungen führen.
With such a continuous adjustment of the optical axis within an adjustment range, e.g. B. adjustment angle, some advantages are achieved:
  • With little effort, measurements can be carried out with completely or largely perpendicular incidence of the terahertz radiation, which lead to a high signal and precise measurements.

Hierbei ist keine Verstellung bzw. Nachführung des Messobjektes selbst erforderlich, was bei einigen Kunststoff-Produkten, insbesondere direkt nach der Produktion bei weichem Material, technisch aufwendig ist. So kann erfindungsgemäß insbesondere ein kontinuierliches bzw. im Endlos-Vorgang hergestelltes Kunststoff-Produkt, wie z. B. ein Kunststoff-Rohr oder eine Kunststoff-Folie, direkt nach der kontinuierlichen Herstellung durch die Messvorrichtung vermessen werden.In this case, no adjustment or tracking of the measurement object itself is required, which is technically complex with some plastic products, especially with soft material directly after production. According to the invention, in particular, a plastic product that is continuous or produced in an endless process, such as e.g. B. a plastic tube or a plastic film, are measured by the measuring device directly after the continuous production.

Weiterhin kann mit einer periodischen Verstellung der optischen Achse innerhalb eines Verstellbereichs ein fortlaufender Verstell-Vorgang erreicht werden, ohne jeweils zum Beispiel den Messkopf spezifisch auf eine ermittelte Fehl-Justierung einzustellen; es reicht die nachfolgende Auswertung, welche Messung die maximale Amplitude zeigt, so dass diese Messung direkt herangezogen werden kann. Hierbei sind zum Beispiel auch keine Zwischen-Stopps des Verstell-Motors zur Aufnahme der einzelnen Messungen in verschiedenen Einstell-Positionen bzw. Mess-Positionen erforderlich; die Messungen können während der periodischen Verstellung ohne eine Stopp des Verstell-Motors erfolgen, da die Laufzeit der Terahertz-Strahlung sehr gering ist und innerhalb einer Messung keine relevante mechanische Verstellung der optischen Achse erfolgt.Furthermore, with a periodic adjustment of the optical axis within an adjustment range, a continuous adjustment process can be achieved without, for example, specifically adjusting the measuring head to a misalignment that has been determined; the subsequent evaluation of which measurement shows the maximum amplitude is sufficient so that this measurement can be used directly. In this case, for example, no intermediate stops of the adjusting motor are required to record the individual measurements in different setting positions or measuring positions; the measurements can be carried out during the periodic adjustment without stopping the adjustment motor, since the transit time of the terahertz radiation is very short and no relevant mechanical adjustment of the optical axis takes place within a measurement.

Die Verstellung der optischen Achse kann gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen erfolgen:

  • So kann zum einen ein Messkopf mit seiner optischen Achse als Ganzes verstellt werden, zum Beispiel mittels eines Winkel-Verstellmotors oder z. B. eines translatorischen Verstellmotors. Alternativ hierzu können der Sender und der Empfänger der Terahertz-Strahlung auch fest bleiben, und die Terahertz-Strahlung über eine optische Anordnung, zum Beispiel eine Spiegel-Anordnung mit mindestens einem verstellbaren Spiegel, zum Beispiel MetallSpiegel, Prisma oder anderer spiegelnder Oberfläche, so dass die zu verstellenden Masse gering ist. So kann zum Beispiel ein verstellbarer Spiegel im Strahlengang kontinuierlich um den halben Verstellwinkel verstellt werden. Hierbei kann zur Anzeige der optischen Achse des Terahertz-Strahls auch zum Beispiel ein Laserstrahl in sichtbarem Bereich ergänzend eingekoppelt werden.
The optical axis can be adjusted according to different embodiments:
  • On the one hand, a measuring head can be adjusted with its optical axis as a whole, for example by means of an angle adjustment motor or z. B. a translational adjustment motor. Alternatively, the transmitter and the receiver of the terahertz radiation can also remain fixed, and the terahertz radiation via an optical arrangement, for example a mirror arrangement with at least one adjustable mirror, for example a metal mirror, prism or other reflecting surface, so that the mass to be adjusted is small. For example, an adjustable mirror in the beam path can be continuously adjusted by half the adjustment angle. In this case, for example, a laser beam in the visible range can also be additionally coupled in to display the optical axis of the terahertz beam.

Die Verstellung kann in einer oder zwei Achsen erfolgen. Bei Verstellung in nur einer Achse kann die Verstellung insbesondere senkrecht zur Transportricthung, d.h. um eine Verstellachse parallel zur Transportrichtung erfolgen. Weiterhin kann zur Verstellung einer Achse ergänzend zum Beispiel auch eine Variation des Abstandes eines Messkopfes zum Messobjekt erfolgen. Bei einer Verstellung um zwei Achsen können z. B. die Verstellwinkel der beiden Achsen bzw. Richtungen unterschiedlich sein, je nach zu untersuchenden Messobjekt; so kann ein Verstellwinkel senkrecht zu einer Transportrichtung oder Förderrichtung des zu untersuchenden Messobjektes größer sein, da hier Fehl-Justierung bzw. Lagerfehler, zum Beispiel Rohrlagerfehler eines zu untersuchenden Kunststoff-Rohres, zu größeren Winkel-Fehlern führen als bei einer Fehlstellung der Oberfläche des Messobjektes entlang der Transportrichtung.The adjustment can be made in one or two axes. When adjusting in only one axis the adjustment is particularly perpendicular to the direction of transport, ie about an adjustment axis parallel to the direction of transport. Furthermore, in addition to the adjustment of an axis, the distance between a measuring head and the object to be measured can also be varied, for example. With an adjustment about two axes z. B. the adjustment angles of the two axes or directions can be different, depending on the measurement object to be examined; an adjustment angle perpendicular to a transport direction or conveying direction of the measurement object to be examined can be larger, since incorrect adjustment or bearing errors, for example pipe bearing errors of a plastic pipe to be examined, lead to larger angle errors than with a misalignment of the surface of the measurement object along the transport direction.

Bei einer Messvorrichtung mit mehreren, zum Beispiel in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Terahertz-Sende- und Empfangseinrichtungen können die Messergebnisse bzw. aus den Messungen ermittelte Werte auch miteinander verglichen und für die anderen Terahertz-Sende- und Empfangseinrichtungen herangezogen werden. So kann aus der Laufzeit des Terahertz-Signals auch der Abstand der Oberfläche zur Sende- und Empfangseinheit bzw. deren Messkopf ermittelt werden, und hieraus zum Beispiel die Position oder Abweichung der Symmetrieachse eines Kunststoff-Rohres von einer Achsenmitte der Messvorrichtung ermittelt werden.In a measuring device with a plurality of terahertz transmitting and receiving devices, for example distributed in the circumferential direction, the measurement results or values determined from the measurements can also be compared with one another and used for the other terahertz transmitting and receiving devices. The distance between the surface and the transmitting and receiving unit or its measuring head can also be determined from the propagation time of the terahertz signal, and from this, for example, the position or deviation of the axis of symmetry of a plastic pipe from an axis center of the measuring device can be determined.

Erfindungsgemäß kann insbesondere eine Schichtdicke und/oder ein Abstand des Messobjektes, z. B. auch eine Außendimensionierung ermittelt werden.According to the invention, in particular a layer thickness and/or a distance of the measurement object, e.g. B. also an external dimensioning can be determined.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:

  • 1 einen Schnitt durch eine Messvorrichtung zur Vermessung eines als Rohr ausgebildeten Messobjektes bei ungenauer Zentrierung ohne bzw. vor der Anpassung der Winkellage;
  • 2 das Messprinzip der Ermittlung einer Schichtdicke bzw. Wanddicke eines Messobjektes aus Kunststoff bei einer Terahertz-Wanddickenmessung bei optimaler Zentrierung der Messvorrichtung;
  • 3 das Messprinzip aus 2 bei ungenauer Zentrierung der Messvorrichtung;
  • 4 die Messsituation mit dem Verfahren zur Vermessung einer Schichtdicke gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 5 eine Ausführungsform einer Messvorrichtung bei ungenauer Winkeleinstellung; und
  • 6 die der 5 entsprechende Ausbildung bei nachfolgender Kompensation durch Winkeleinstellung der Messvorrichtung:
  • 7, 8 eine Ausführungsform mit translatorischer Verstellung einer Spiegel-Anordnung;
  • 9, 10 eine Ausführungsform mit translatorischer Verstellung eines Messkopfs der Terahertz-Messvorrichtung; und
  • 11, 12 eine Ausführungsform mit translatorischer Verstellung eines Aufnahmerings der Messvorrichtung.
The invention is explained below with reference to the accompanying drawings of some embodiments. Show it:
  • 1 a section through a measuring device for measuring a measuring object designed as a tube with imprecise centering without or before the adjustment of the angular position;
  • 2 the measuring principle of determining a layer thickness or wall thickness of a measuring object made of plastic in a terahertz wall thickness measurement with optimal centering of the measuring device;
  • 3 the measuring principle 2 in the event of imprecise centering of the measuring device;
  • 4 the measurement situation with the method for measuring a layer thickness according to an embodiment of the invention;
  • 5 an embodiment of a measuring device for imprecise angle setting; and
  • 6 the the 5 Appropriate training with subsequent compensation through angle adjustment of the measuring device:
  • 7 , 8th an embodiment with translatory adjustment of a mirror arrangement;
  • 9 , 10 an embodiment with translatory adjustment of a measuring head of the terahertz measuring device; and
  • 11 , 12 an embodiment with translatory adjustment of a receiving ring of the measuring device.

Eine Terahertz-Messvorrichtung 1 dient zur Vermessung eines Messobjektes 2, das hier ein Kunststoffrohr 2 ist, mit einer zylinderförmigen bzw. rohrförmigen Wand 3 der Wanddicke d. Die Messvorrichtung 1 kann insbesondere direkt in-line am Ende des Herstellungsprozesses, zum Beispiel eines Extruders, vorgesehen sein und entsprechend wird das Kunststoff-Rohr 2 in Längsrichtung, das heißt Produktionsrichtung und Förderrichtung, durch die Terahertz-Messvorrichtung 1 geführt.A terahertz measuring device 1 is used to measure a measurement object 2, which is a plastic tube 2 here, with a cylindrical or tubular wall 3 of wall thickness d. The measuring device 1 can in particular be provided directly in-line at the end of the manufacturing process, for example an extruder, and accordingly the plastic pipe 2 is guided through the terahertz measuring device 1 in the longitudinal direction, i.e. production direction and conveying direction.

Idealerweise wird das Kunststoff-Rohr 2 zentral bzw. mittig, das heißt mit seiner Rohr-Achse B auf der Symmetrieachse A der Terahertz- Messvorrichtung 1 geführt; es kann jedoch gemäß 1 eine dezentrale Lage, das heißt ein Rohrlagefehler mit einer Abweichung der Rohrachse B von der Symmetrieachse A vorliegen. Derartige Fehllagen können aufgrund eines Durchhängens des Kunststoff-Rohres 2 bzw. auch aufgrund von Schwingungen, bzw. des nachgiebigen Materials des frisch extrudierten Kunststoff-Rohres 2 erfolgen.Ideally, the plastic tube 2 is guided centrally, ie with its tube axis B on the axis of symmetry A of the terahertz measuring device 1; it can however according to 1 a decentralized position, i.e. a pipe position error with a deviation of the pipe axis B from the axis of symmetry A. Such misalignments can occur as a result of the plastic pipe 2 sagging or also as a result of vibrations or the flexible material of the freshly extruded plastic pipe 2 .

Die Terahertz-Messvorrichtung 1 weist mehrere Terahertz-Sende-und Empfangseinheiten 4 auf, die über den Umfang der Terahertz- Messvorrichtung 1 verteilt angeordnet in das Innere, gemäß 1 auf die Symmetrieachse A hin ausgerichtet sind.The terahertz measuring device 1 has a plurality of terahertz transmitting and receiving units 4, which are arranged distributed over the circumference of the terahertz measuring device 1 in the interior, according to FIG 1 aligned with the axis of symmetry A.

Die Terahertz-Sende-und Empfangseinheiten 4 weisen jeweils einen in 1 angedeuteten Terahertz-Sender 5 auf zum Aussenden von Terahertz-Strahlung 7a, insbesondere im Frequenzbereich von 0,01 THz bis 50 THz, insbesondere 0,05 THz bis 20 THz, und insbesondere von 0,1 THz bis 10 THz, sowie eine angedeutete Empfangseinrichtung 6 für zurück-reflektierte Terahertz-Strahlung 7b in diesem Frequenzbereich auf. Die Ermittlung erfolgt in einer Steuereinrichtung 8, wobei jede Terahertz-Sende-und Empfangseinheiten 4 eine eigenen Steuereinrichtung 8 aufweisen kann oder eine gemeinsame Steuereinrichtung 8 für die mehreren Terahertz-Sende-und Empfangseinheiten 4 vogesehen ist. Die 2 bis 4 zeigen das Messprinzip detaillierter:The terahertz transmission and reception units 4 each have an in 1 indicated terahertz transmitter 5 for emitting terahertz radiation 7a, in particular in the frequency range from 0.01 THz to 50 THz, in particular 0.05 THz to 20 THz, and in particular from 0.1 THz to 10 THz, and an indicated receiving device 6 for back-reflected terahertz radiation 7b in this frequency range. The determination takes place in a control device 8 , each terahertz transmission and reception unit 4 being able to have its own control device 8 or a common control device 8 being provided for the plurality of terahertz transmission and reception units 4 . the 2 until 4 show the measuring principle in more detail:

2 zeigt Messungen bei korrekter Ausrichtung. Gemäß 2a sendet die Terahertz-Sende-und Empfangseinheit 4 Terahertz-Strahlung 7a zentral auf das Kunststoff-Rohr 2; gemäß der 2b wird entsprechend Terahertz-Strahlung 7a vertikal auf eine als Messobjekt dienende Kunststoff-folie 102 eingestrahlt. Das Kunststoff-Material der beiden Messobjekte 2 und 102 ist jeweils für die Terahertz-Strahlung 7 transparent; während jedoch Vakuum oder Luft einen Brechungsindex von n=1 aufweisen, weist das Kunststoff-Material einen Brechungsindex von etwa n=1,5 auf. Somit tritt an den Grenzflächenübergängen, das heißt auf der Rohrwand-Außenseite 2a und der Rohrwand-Innenseite 2b, bzw. der Folien-Außenseite 102a und der Folien-Innenseite 102b, jeweils eine teilweise Reflektion der Terahertz-Strahlung 7 bzw. statt. 2c zeigt das Messdiagramm der Amplitude A der empfangenen Terahertz-Strahlung, bei der Messpeak p1 bei der Zeit t1 und der Messpeak p2 bei der Zeit t2 zu erkennen sind, deren zeitlicher Abstand t2-t1 den Laufzeitunterschied der Terahertz-Strahlung 7 beim zweimaligen Durchlaufen der Rohrwand 3 mit Wanddicke d und Brechungsindex n widergibt, d.h. z. B. d = c ( t 2 t 1 ) / 2 n

Figure DE102015122205B4_0001
2 shows measurements when properly aligned. According to 2a the terahertz transmission and reception unit 4 sends terahertz radiation 7a centrally onto the plastic tube 2; according to the 2 B according to terahertz radiation 7a is radiated vertically onto a plastic film 102 serving as the measurement object. The plastic material of the two measurement objects 2 and 102 is transparent to the terahertz radiation 7; however, while vacuum or air has an index of refraction of n=1, the plastic material has an index of refraction of about n=1.5. Partial reflection of the terahertz radiation 7 and 7 therefore occurs at the boundary surface transitions, ie on the tube wall outside 2a and the tube wall inside 2b, or the film outside 102a and the film inside 102b. 2c shows the measurement diagram of the amplitude A of the received terahertz radiation, in which the measurement peak p1 at time t1 and the measurement peak p2 at time t2 can be seen, the time interval t2-t1 of which determines the transit time difference of the terahertz radiation 7 when it passes through the pipe wall twice 3 with wall thickness d and refractive index n, ie e.g. i.e = c ( t 2 t 1 ) / 2 n
Figure DE102015122205B4_0001

Bei der ungenauen Zentrierung gemäß 3, die somit auch bei den meisten Terahertz-Sende- und Empfangseinheiten 4 der 1 vorliegt, verläuft die optische Achse C der Terahertz-Sende- und Empfangseinheit 4 gemäß 3a nicht durch die Rohrachse B des Kunststoff-Rohrs 2 bzw. gemäß 3b nicht senkrecht zu der Kunststoff-Folie 102, sodass der reflektierte Terahertz-Strahl 7b nicht genau auf der optischen Achse C zurückreflektiert wird, sondern unter einem Fehllage-Winkel β ≠ 0 zu der optischen Achse C versetzt zurückreflektiert wird. Gemäß 3c ist somit eine schwache Amplitude des Messsignals zu erkennen, die bei größerem Fehllage-Winkel auch ganz verschwinden kann. Neben einem schwächeren Signal können auch Fehler in der Messung auftreten.In the case of imprecise centering according to 3 , Which are thus also in most terahertz transmission and reception units 4 of 1 is present, the optical axis C of the terahertz transmission and reception unit 4 runs according to 3a not through the tube axis B of the plastic tube 2 or according to 3b not perpendicular to the plastic film 102, so that the reflected terahertz beam 7b is not exactly reflected back on the optical axis C, but is reflected back offset at a misalignment angle β≠0 to the optical axis C. According to 3c a weak amplitude of the measurement signal can thus be seen, which can also disappear completely with a larger incorrect position angle. In addition to a weaker signal, errors in the measurement can also occur.

Hierbei wird durch Messung und Vergleich bei mehreren Winkellagen eine senkrechte Messung ermittelt.Here, a vertical measurement is determined by measuring and comparing at several angular positions.

Hierbei werden mehrere Messungen innerhalb eines Verstellwinkelbereichs α durchgeführt und aus den Messungen die ordnungsgemäße Lage, d.h. ein senkrechter Einfall der optischen Achse C zur Messoberfläche 2a oder 102a ermittelt. Auch hierzu sind mehrere Ausbildungen möglich: In this case, several measurements are carried out within an adjustment angle range α and the correct position is determined from the measurements, i.e. a perpendicular incidence of the optical axis C to the measurement surface 2a or 102a. There are a number of training options available:

In 4 ist ein Messkopf 4a motorisch in seiner Winkellage in ein oder zwei Achsen verstellbar, sodass die optische Achse C des Messkopfes 4a in ein oder zwei Richtungen verstellt wird. Hierbei kann auch z. B. ergänzend zur der Verstellung einer Achse eine Entfernung d4 vom Messkopf 4a zum Prüfobjekt 2 oder 102 variiert werden.In 4 a measuring head 4a can be adjusted in its angular position in one or two axes by a motor, so that the optical axis C of the measuring head 4a is adjusted in one or two directions. This can also z. B. in addition to the adjustment of an axis, a distance d4 from the measuring head 4a to the test object 2 or 102 can be varied.

Gemäß der Ausführungsform der 4 kann somit der Messkopf 4a jeder Terahertz-Sende- und Empfangseinheit 4 jeweils separat für sich eingestellt werden, indem eine Verstellung um eine Achse innerhalb eines Verstellwinkelbereichs α unter Messung der Signale gemäß 4c erfolgt, wobei bei den fortlaufenden Messungen eine optimale Winkellage bei den Peaks mit der höchsten Intensität I, gemäß 4c somit den Peaks p1b, p2b, das heißtbei der zweiten der drei Messungen, vorliegt. Somit wurde beim Abscannen dieser Achse in der zweiten Messung mit den Peaks p1b, p2b die optimale Winkellage bzw. senkrechte Winkellage erreicht und nachfolgend überschritten. Die optimale Ausrichtung zum Messobjekt 2 oder 102 wird im Allgemeinen bei dem vollständigen Schwenkvorgang bzw. Durchscannen des Verstellwinkelbereichs α erreicht bzw. hinreichend genau erreicht, so dass dann keine weitere Messung erforderlich ist und die Messung mit maximaler Amplitude direkt verwendet werden kann.According to the embodiment of 4 Thus, the measuring head 4a of each terahertz transmitting and receiving unit 4 can be set separately for itself by an adjustment about an axis within an adjustment angle range α while measuring the signals according to FIG 4c takes place, with the continuous measurements an optimal angular position at the peaks with the highest intensity I, according to 4c thus the peaks p1b, p2b, i.e. at the second of the three measurements. Thus, when scanning this axis in the second measurement with the peaks p1b, p2b, the optimal angular position or vertical angular position was reached and subsequently exceeded. The optimal alignment to the measurement object 2 or 102 is generally achieved or achieved with sufficient accuracy during the complete pivoting process or scanning of the adjustment angle range α, so that no further measurement is required and the measurement with maximum amplitude can be used directly.

Dieser Scan durch Veränderung der Winkellage, das heißt Verstellung der optischen Achse C innerhalb des Verstellwinkelbereichs α, kann z. B. in zwei Achsen sukzessive durchgeführt werden.This scan by changing the angular position, that is, adjusting the optical axis C within the adjustment angle α, z. B. be carried out successively in two axes.

Die Position des Auftreffens der Terahertz-Strahlung 7, das heißt der Schnittpunkt der optischen Achse C mit der Oberfläche 2a oder 102a, kann auch durch die gemessene Winkel- bzw. Translations-Position der Verstellung des Positions-Sensors oder der Verstellung der Terahertz-Strahlung 7 bzw. der optischen Achse C, in Kombination mit dem Terahertz-Laufzeitsignal zurückgerechnet und bestimmt werden.The position of impingement of the terahertz radiation 7, i.e. the point of intersection of the optical axis C with the surface 2a or 102a, can also be determined by the measured angular or translational position of the adjustment of the position sensor or the adjustment of the terahertz radiation 7 or the optical axis C, in combination with the terahertz transit time signal and determined.

Somit kann zum Beispiel bei der Anordnung aus 1 eine Laufzeitmessung durch eine Terahertz-Sende- und Empfangseinheit 4 auch dazu dienen, nicht nur diese Terahertz-Sende-und Empfangseinheit 4 bzw. ihren gegebenenfalls verstellbaren Messkopf 4a einzustellen, sondern auch durch eine Laufzeitmessung den Abstand des Messobjektes 2 zu der Terahertz-Sende- und Empfangseinheit 4 zu bestimmen, sodass die absolute Position bekannt ist, sodass die Fehl-Positionierung der Rohrachse B gegenüber der Symmetrieachse A der Messvorrichtung 1 ermittelbar ist, und auf dieser Grundlage auch bereits die anderen Terahertz-Sende- und Empfangseinheiten 4 ausgerichtet bzw. korrigiert werden können. Somit ist bei der Ausbildung nach 1 mit einer Terahertz-Messvorrichtung 1 mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Terahertz-Sende- und Empfangseinheiten 4 ist nicht erforderlich, das sämtliche Terahertz-Sende- und Empfangseinheiten 4 eine derartige Kompensation der Winkellage bzw. eine Ermittlung der Fehlposition durchführen, um eine Kompensation bzw. Korrektur der Position vorzunehmen.Thus, for example, in the arrangement from 1 a transit time measurement by a terahertz transmitting and receiving unit 4 also serve not only to set this terahertz transmitting and receiving unit 4 or its optionally adjustable measuring head 4a, but also to measure the distance between the measurement object 2 and the terahertz transmitting unit by a transit time measurement and receiving unit 4 so that the absolute position is known, so that the incorrect positioning of the pipe axis B relative to the axis of symmetry A of the measuring device 1 can be determined, and on this basis the other terahertz transmitting and receiving units 4 are already aligned or corrected can become. Thus, with the training after 1 with a terahertz measuring device 1 with a plurality of terahertz transmitting and receiving units 4 arranged in the circumferential direction, it is not necessary for all terahertz transmitting and receiving units 4 to have such a compensation of the angular position or a determination of the error po position to compensate or correct the position.

5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der die Kompensation der Winkellage der optischen Achse C der Terahertz-Sende- und Empfangseinheit 4 korrigiert wird, wobei hier nicht ein Messkopf 4a verstellt wird, sondern der Terahertz-Strahl 7 über eine oder mehrere Spiegel 10, 11 abgelenkt wird, zum Beispiel einen festen Spiegel 10 und einen verstellbaren Spiegel 11. Durch Verstellung des verstellbaren Spiegels 11 kann entsprechend die optische Achse C zur Kompensation der Winkellage verstellt werden. Somit kann bei dieser Ausführungsform ein Verstellung des verstellbaren Spiegels um den halben Verstellwinkelbereich α erfolgen, damit die optische Achse C den Verstellwinkelbereich α abscannt, um gemäß dem Diagramm der 4c wiederum bei fortlaufenden Messungen die optimale Winkellage zu ermitteln, wobei die optimale Messung gleich als relevante Messung heran gezogen werden kann. 5 and 6 show a further embodiment in which the compensation of the angular position of the optical axis C of the terahertz transmitting and receiving unit 4 is corrected, with a measuring head 4a not being adjusted here, but the terahertz beam 7 being deflected via one or more mirrors 10, 11 is, for example, a fixed mirror 10 and an adjustable mirror 11. By adjusting the adjustable mirror 11, the optical axis C can be adjusted accordingly to compensate for the angular position. Thus, in this embodiment, the adjustable mirror can be adjusted by half the adjustment angle range α, so that the optical axis C scans the adjustment angle range α in order, in accordance with the diagram in FIG 4c again to determine the optimal angular position with continuous measurements, wherein the optimal measurement can be used as a relevant measurement.

Gemäß 5 und 6 ist zum Beispiel der feste Spiegel 10 als Prisma oder halbdurchlässiger Spiegel ausgebildet, sodass hier - oder auch an einer anderen Stelle- ein optischer Laser 11 zur als Positionsmarker dem Terahertz-Strahl 7 überlagert werden kann. Die Überlagerung kann zur visuellen Überprüfung dienen, weiterhin kann grundsätzlich auch in der Messvorrichtung 1 eine optische Kamera zur Erfassung der durch den Positionsmarker erzeugten Punkte und Ermittlung der Position des Messobjektes 2, 102 vorgesehen sein.According to 5 and 6 For example, the fixed mirror 10 is designed as a prism or semi-transparent mirror, so that an optical laser 11 can be superimposed on the terahertz beam 7 as a position marker here—or at another location. The superimposition can be used for visual checking, furthermore, an optical camera for detecting the points generated by the position marker and determining the position of the measurement object 2, 102 can also be provided in principle in the measuring device 1.

Somit kann erfindungsgemäß in-line bei Produktion des Messobjektes, zum Beispiel des in 1 gezeigten Kunststoff-Rohrs 2 oder der Kunststoff-Folie 102, fortlaufend eine Winkellage sämtlicher Terahertz-Sende- und Empfangseinheiten 4 korrigiert werden.Thus, according to the invention, in-line production of the measurement object, for example the in 1 shown plastic tube 2 or the plastic film 102, an angular position of all terahertz transmitting and receiving units 4 are continuously corrected.

Neben derartigen Winkel-Verstellungen sind weiterhin auch translatorische Verstellungen der optischen Achse C der ausgesandten Terahertz-Strahlung 7a möglich. Die 7 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungen derartiger translatorischer Verstellungen:

  • Gemäß 7 und 8 wird der verstellbare Spiegel 11 nicht geschwenkt, sondern translatorisch verstellt. Die Spiegelflächen des festen Spiegels und des verstellbaren Spiegels 11 verlaufen somit z. B. jeweils parallel zueinander. Somit wird z. B. von der Ausgangsstellung der Fig, 7 aus der verstellbare Spiegel 11 translatorisch verstellt und erreicht in der Position der 8 die Messposition, bei der die ausgesandte Terahertz-Strahlung 7a senkrecht auf die Wand des Messobjektes 2 fällt, was wiederum als maximale Amplitude oder maximal detektiertes Signal ermittelt wird. Somit werden wiederum mehrere Messpositionen des verstellbaren Spiegels 11 angefahren, in denen Messungen vorgenommen werden. Bei der gezeigten Ausführungsform der 7 und 8 lenkt der feste Spiegel 10 die ausgesandte Terahertz-Strahlung 7a unter einem rechten Winkel um; bei einer derartigen Ausbildung ist auch eine Verstellung des verstellbaren Spiegels 11 in dieser Verstellrichtung E, die senkrecht zur optischen Achse C und weiterhin senkrecht zur Rohrachse B des Messobjektes 2 verläuft, sinnvoll, wobei jedoch auch andere translatorische Verstellrichtungen möglich sind. Gemäß 8 wird z. B. eine Verstellstrecke s des verstellbaren Spiegels 11 eingestellt, bis eine Messposition mit senkrechtem Einfall der Terahertz-Strahlung 7a auf das Messobjekt 2 erreicht wird. Die weiteren Erläuterungen zu den o. g. Ausführungsformen gelten für die Ausführungsform der 7, 8 entsprechend.
In addition to such angular adjustments, translational adjustments of the optical axis C of the emitted terahertz radiation 7a are also possible. the 7 until 12 show different versions of such translatory adjustments:
  • According to 7 and 8th the adjustable mirror 11 is not pivoted, but displaced translationally. The mirror surfaces of the fixed mirror and the adjustable mirror 11 thus extend z. B. parallel to each other. Thus, e.g. B. from the starting position of FIG, 7 from the adjustable mirror 11 translationally adjusted and reached in the position of 8th the measurement position at which the emitted terahertz radiation 7a falls perpendicularly onto the wall of the measurement object 2, which in turn is determined as the maximum amplitude or maximum detected signal. Thus, in turn, several measuring positions of the adjustable mirror 11 are approached, in which measurements are taken. In the embodiment shown 7 and 8th the fixed mirror 10 deflects the emitted terahertz radiation 7a at a right angle; With such a design, an adjustment of the adjustable mirror 11 in this adjustment direction E, which runs perpendicular to the optical axis C and also perpendicular to the tube axis B of the measurement object 2, makes sense, although other translational adjustment directions are also possible. According to 8th becomes e.g. B. an adjustment distance s of the adjustable mirror 11 is set until a measurement position with vertical incidence of the terahertz radiation 7a on the measurement object 2 is reached. The further explanations for the above embodiments apply to the embodiment of 7 , 8th corresponding.

Gemäß der Ausführungsform der 9 und 10 wird nicht nur ein verstellbarer Spiegel 11 einer Spiegelanordnung, sondern der gesamte Messkopf 4a translatorisch entlang einer Führungseinrichtung 17 verstellt, z. B. wiederum in einer Verstellrichtung E senkrecht zur optischen Achse C und senkrecht zur Rohrachse B bzw. Symmetrieachse des jeweiligen Messobjektes 2, so dass wiederum Messungen in den verschiedenen Verstell- Positionen bzw. Mess-Positionen aufgenommen und miteinander verglichen werden können, mit entsprechender Auswertung der Messungen gemäß den obigen Ausführungsformen, so dass gemäß 10 bei einer Verstellstrecke s ein senkrechter Einfall der Terahertz-Strahlung vorliegt.According to the embodiment of 9 and 10 is not only an adjustable mirror 11 of a mirror arrangement, but the entire measuring head 4a translationally adjusted along a guide device 17, z. B. again in an adjustment direction E perpendicular to the optical axis C and perpendicular to the tube axis B or axis of symmetry of the respective measurement object 2, so that measurements in the various adjustment positions or measurement positions can be recorded and compared with one another, with appropriate evaluation of the measurements according to the above embodiments, so that according to 10 with an adjustment distance s, the terahertz radiation is incident perpendicularly.

Bei der Ausführungsform der 11 und 12 wird nicht nur ein einzelner Messkopf 4a, sondern die gesamte Messvorrichtung 1 bzw. ein Aufnahmering 14, an dem die Terahertz-Sende- und-Empfangseinheiten 4 ringförmig angeordnet sind, translatorisch verstellt gegenüber z. B. einem Gestell 15 oder Basis 15 der Terahertz-Messvorrichtung 1. Hierbei können z. B. Verstellungen in zwei Achsen bzw. der Ebene senkrecht zur Rohrachse B und zur Symmetrieachse A der Messvorrichtung 1 durchgeführt werden, d. h. z. B. wie eingezeichnet in der Verstellrichtung E und einer Verstellrichtung entlang der optischen Achse C, oder einer anderen Achse in dieser Ebene.In the embodiment of 11 and 12 If not only a single measuring head 4a, but the entire measuring device 1 or a receiving ring 14, on which the terahertz transmitting and receiving units 4 are arranged in a ring, translationally adjusted compared to z. B. a frame 15 or base 15 of the terahertz measuring device 1. Here z. B. adjustments in two axes or the plane perpendicular to the pipe axis B and to the axis of symmetry A of the measuring device 1, ie, for example, as shown in the adjustment direction E and an adjustment direction along the optical axis C, or another axis in this plane.

Weiterhin sind auch jedwede Kombinationen von Kippungen, d. h. Verstellungen um Verstellwinkel, und translatorischen Verstellungen möglich.Furthermore, any combination of tilts, i. H. Adjustments to adjustment angle and translatory adjustments possible.

Claims (10)

Verfahren zum Messen einer Schichtdicke (d) oder eines Abstandes eines Messobjektes (2, 102) mit Terahertz-Strahlung (7), bei dem mindestens ein Terahertz-Strahl (7a) von einer Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) entlang einer optischen Achse (C) auf das Messobjekt (2, 102) eingestrahlt wird und durch oder auf mindestens eine Schicht (3) des Messobjektes (2, 102) gelangte und reflektierte Terahertz-Strahlung (7) detektiert wird, wobei ein Messsignal (A) der detektierten reflektierten Terahertz-Strahlung (7b) ausgewertet und eine Schichtdicke (d) und/oder ein Abstand aus einem LaufzeitUnterschied (t2-t1) der an mindestens einer Grenzfläche (2a, 2b) der Schicht (3) reflektierten Strahlung (7) ermittelt wird, wobei mehrere Messungen mit unterschiedlichen optischen Achsen (C) durchgeführt werden, wobei die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) während der Messungen oder zwischen den Messungen verstellt wird und eine der mehreren Messungen zur Ermittlung der Schichtdicke (d) und/oder des Abstandes herangezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Messungen bei mehreren unterschiedlichen Winkellagen der optischen Achse (C) innerhalb eines Verstellwinkelbereichs (α) durchgeführt werden und ein Vergleich der mehreren Messungen durchgeführt wird, wobei eine Messung mit maximaler Amplitude oder einem maximalen detektierten Signal als Messung bei senkrechtem Auftreffen auf eine Messoberfläche (2a, 102a) des Messobjektes (2, 102) zur Ermittlung der Schichtdicke (d) herangezogen wird.Method for measuring a layer thickness (d) or a distance of a measurement object (2, 102) with terahertz radiation (7), in which at least one terahertz beam (7a) from a terahertz transmitter and receiver unit (4) along an optical Axis (C) is radiated onto the measurement object (2, 102) and reflected terahertz radiation (7) that has passed through or onto at least one layer (3) of the measurement object (2, 102) is detected, with a measurement signal (A) of the detected reflected terahertz radiation (7b) is evaluated and a layer thickness (d) and/or a distance is determined from a transit time difference (t2-t1) of the radiation (7) reflected at at least one interface (2a, 2b) of the layer (3). , wherein several measurements with different optical axes (C) are carried out, wherein the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) is adjusted during the measurements or between the measurements and one of the several measurements to determine the Schi thickness (d) and/or the distance is used, characterized in that the several measurements are carried out at several different angular positions of the optical axis (C) within an adjustment angle range (α) and a comparison of the several measurements is carried out, with a measurement with maximum amplitude or a maximum detected signal as a measurement when striking a measurement surface (2a, 102a) of the measurement object (2, 102) perpendicularly to determine the layer thickness (d). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) kontinuierlich oder fortlaufend oder periodisch über den Verstellwinkelbereich (α) verstellt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) is adjusted continuously or continuously or periodically over the adjustment angle range (α). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) kontinuierlich oder fortlaufend oder periodisch in zwei zueinander nicht-parallelen Richtungen, vorzugsweise zwei orthogonalen Richtungen, um Verstellbereiche (α, s) verstellt wird, von denen einer der Verstellwinkelbereich (α) ist.procedure after claim 2 , characterized in that the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) is adjusted continuously or continuously or periodically in two mutually non-parallel directions, preferably two orthogonal directions, by adjustment ranges (α, s), one of which is the adjustment angle range (α). Verfahren nach einem Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (C) in eine Richtung um den Verstellwinkel (α) kontinuierlich oder fortlaufend oder periodisch verstellt wird, und weiterhin ein Abstand eines die Terahertz-Strahlung (7) aussendenden Messkopfes (4a) zu dem Messobjekt (2) kontinuierlich oder fortlaufend oder periodisch verstellt wird.procedure after a claim 2 or 3 , characterized in that the optical axis (C) is continuously or continuously or periodically adjusted in one direction by the adjustment angle (α), and furthermore a distance between a measuring head (4a) emitting the terahertz radiation (7) and the measuring object (2 ) is adjusted continuously or continuously or periodically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz- Strahlung (7a) durch Schwenken eines Messkopfes (4a) der Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) um den Verstellwinkel (α) verstellt wird.Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) is adjusted by pivoting a measuring head (4a) of the terahertz transmitting and receiving unit (4) by the adjustment angle (α). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) eine Spiegel-Anordnung (10, 11) mit einem verstellbaren Spiegel (11) zum Umlenken der ausgesandten und reflektierten Terahertz-Strahlung (7, 7a, 7b) aufweist, wobei der verstellbare Spiegel (11) verstellt wird zum Andern der Richtung der optischen Achse (C).Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the terahertz transmission and reception unit (4) has a mirror arrangement (10, 11) with an adjustable mirror (11) for deflecting the emitted and reflected terahertz radiation (7, 7a, 7b), wherein the adjustable mirror (11) is adjusted to change the direction of the optical axis (C). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Auftreffens der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) auf die Oberfläche (2a, 102a) des Messobjektes (2, 102) aus der Messung, insbesondere einer Laufzeit-Ermittlung, ermittelt und bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a position of impingement of the emitted terahertz radiation (7a) on the surface (2a, 102a) of the measurement object (2, 102) is determined from the measurement, in particular a transit time determination, and is determined. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) während der Messungen oder zwischen den Messungen translatorisch verstellt wird, z. B. in einer Verstellrichtung (E) senkrecht zu der optischen Achse (C).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical axis (C) of the emitted terahertz radiation (7a) is translationally adjusted during the measurements or between the measurements, e.g. B. in an adjustment direction (E) perpendicular to the optical axis (C). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer Herstellungsvorrichtung erzeugtes Kunststoff-Produkt, zum Beispiel ein Kunststoff-Rohr (2) oder eine Kunststoff-Folie (102), nach der Herstellung fortlaufend in einer Transportrichtung an einer Messvorrichtung (1) mit mindestens einer Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) entlang geführt und durch die Terahertz-Sende- und Empfangseinheit (4) auf eine Schichtdicke, zum Beispiel Wanddicke (d), untersucht wird, wobei die optische Achse (C) der ausgesandten Terahertz-Strahlung (7a) senkrecht zu der Transportrichtung ausgerichtet ist und in einer Ebene senkrecht zur Transportrichtung verstellt wird, wobei die Schichtdicke (d) durch eine Laufzeit-Messung ermittelt wird, bei der eine zeitliche Differenz (t2-t1) zwischen einem ersten Mess-Peak (p1) der Reflektion beim Eintritt der Terahertz-Strahlung (7a) in eine Oberfläche (2a, 102a) der Schicht (d) und einem zeitlich nachfolgenden zweiten Mess-Peak (p2) nach Transmission der Schicht (d) und Reflexion bei Austritt aus der Schicht (d) ermittelt wird, wobei die Schichtdicke d ermittelt wird aus d=c(t2-t1)/2n, mit n dem Brechungsindex der Terahertz-Strahlung (7), c der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum, n dem Brechungsindex des Kunststoff-Materials für die Terahertz-Strahlung (7) und (t2-t1) der zeitlichen Differenz zwischen dem ersten Mess-Peak (p1) und dem zweiten Mess-Peak (p2).Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plastic product produced in a production device, for example a plastic pipe (2) or a plastic film (102), after production is continuously passed in a transport direction to a measuring device (1 ) is guided along with at least one terahertz transmission and reception unit (4) and examined by the terahertz transmission and reception unit (4) for a layer thickness, for example wall thickness (d), the optical axis (C) of the emitted Terahertz radiation (7a) is aligned perpendicular to the transport direction and is adjusted in a plane perpendicular to the transport direction, the layer thickness (d) being determined by a transit time measurement in which a time difference (t2-t1) between a first measurement -Peak (p1) of the reflection when the terahertz radiation (7a) enters a surface (2a, 102a) of the layer (d) and a second measurement peak ( p2) is determined after transmission of layer (d) and reflection upon exit from layer (d), the layer thickness d being determined from d=c(t2-t1)/2n, with n being the refractive index of the terahertz radiation (7 ), c the speed of light in a vacuum, n the refractive index of the plastic material for the Terahertz radiation (7) and (t2-t1) the time difference between the first measurement peak (p1) and the second measurement peak (p2). Terahertz-Messvorrichtung (1) zur Messung einer Schichtdicke (d) und/oder eines Abstandes eines Kunststoff-Messobjektes (2, 102), zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1.Terahertz measuring device (1) for measuring a layer thickness (d) and/or a distance of a plastic measurement object (2, 102), for carrying out a method according to claim 1 .
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